esp-idf/docs/zh_CN/get-started/index.rst

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快速入门
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:link_to_translation:`en:[English]`
本文档旨在指导用户创建 ESP32 的软件环境。本文将通过一个简单的例子来说明如何使用 ESP-IDF (Espressif IoT Development Framework),包括配置、编译、下载固件到开发板等步骤。
概述
======
ESP32 是一套 Wi-Fi (2.4 GHz) 和蓝牙 (4.2) 双模解决方案,集成了高性能的 CPU 内核、超低功耗协处理器和丰富的外设。ESP32 采用 40 nm 工艺制成,具有最佳的功耗性能、射频性能、稳定性、通用性和可靠性,适用于各种应用和不同功耗需求。
乐鑫为用户提供完整的软、硬件资源进行 ESP32 设备的开发。乐鑫所研发的软件开发环境 ESP-IDF 能够帮助用户快速开发物联网 (IoT) 应用,满足用户对于 Wi-Fi、蓝牙、低功耗等性能的需求。
准备工作
=========
开发 ESP32 应用程序需要准备:
* **电脑**:安装 Windows、Linux 或者 Mac 操作系统
* **工具链**:用于编译 ESP32 **应用程序**
* **ESP-IDF**:包含 ESP32 API 和用于操作 **工具链** 的脚本
* **文本编辑器**:编写 C 语言程序,例如 `Eclipse <http://www.eclipse.org/>`_
* **ESP32 开发板** 和将其连接到 **电脑****USB 线**
.. figure:: ../../_static/what-you-need.png
:align: center
:alt: Development of applications for ESP32
:figclass: align-center
开发应用程序
开发环境的准备工作包括以下三部分:
1. 设置 **工具链**
2. 从 GitHub 上获取 **ESP-IDF**
3. 安装和配置 **Eclipse**
如果你偏好使用其它编辑器,可以跳过最后一步。
环境设置好后,就可以开始开发应用程序了。整个过程可以概括为如下四步:
1. 配置 **工程** 并编写代码
2. 编译 **工程** 并链接成一个 **应用程序**
3. 烧写 **应用程序****ESP32**
4. 监视/调试 **应用程序**
下文将全程指导你操作完成这些步骤。
开发板指南
==========
如果你有下列任一 ESP32 开发板,请点击对应的链接,对照指南进行操作就可以让你的板子跑起来。
.. toctree::
:maxdepth: 1
ESP32 DevKitC <../get-started/get-started-devkitc>
ESP-WROVER-KIT <../get-started/get-started-wrover-kit>
ESP32-PICO-KIT <../get-started/get-started-pico-kit>
如果你使用其它开发板,请查看下面的内容。
.. _get-started-setup-toolchain:
设置工具链
===============
用 ESP32 进行开发最快的方法是安装预编译的工具链。请根据你的操作系点击对应的链接,并按照链接中的指导进行安装。
.. toctree::
:hidden:
Windows <windows-setup>
Linux <linux-setup>
MacOS <macos-setup>
+-------------------+-------------------+-------------------+
| |windows-logo| | |linux-logo| | |macos-logo| |
+-------------------+-------------------+-------------------+
| `Windows`_ | `Linux`_ | `Mac OS`_ |
+-------------------+-------------------+-------------------+
.. |windows-logo| image:: ../../_static/windows-logo.png
:target: windows-setup.html
.. |linux-logo| image:: ../../_static/linux-logo.png
:target: linux-setup.html
.. |macos-logo| image:: ../../_static/macos-logo.png
:target: macos-setup.html
.. _Windows: windows-setup.html
.. _Linux: linux-setup.html
.. _Mac OS: macos-setup.html
.. note::
我们使用 ``~/esp`` 目录来安装预编译的工具链、ESP-IDF 和示例程序。你也可以使用其它目录,但是需要注意调整相应的指令。
你可以安装预编译的工具链或者自定义你的环境,这完全取决于个人经验和偏好。如果你要自定义环境,请参考 :ref:`get-started-customized-setup`
工具链设置完成后,就可以 :ref:`get-started-get-esp-idf` 了。
.. _get-started-get-esp-idf:
获取 ESP-IDF
=================
.. highlight:: bash
工具链(包括用于编译和构建应用程序的程序)安装完后,你还需要 ESP32 相关的 API/库。API/库在 `ESP-IDF 仓库 <https://github.com/espressif/esp-idf>`_ 中。要获取这些 API/库,打开一个终端,进入某个你希望存放 ESP-IDF 的目录,然后 ``git clone`` 以下指令: ::
cd ~/esp
git clone --recursive https://github.com/espressif/esp-idf.git
ESP-IDF 将会被下载到 ``~/esp/esp-idf``
.. note::
注意这里有个 ``--recursive`` 选项。如果你克隆 ESP-IDF 时没有带这个选项,你还需要运行额外的命令来获取子模块: ::
cd ~/esp/esp-idf
git submodule update --init
.. _get-started-setup-path:
设置 ESP-IDF 路径
=====================
工具链程序使用环境变量 ``IDF_PATH`` 来访问 ESP-IDF。这个变量应该设置在你的 PC 中,否则工程将不能编译。你可以在每次 PC 重启时手工设置,也可以通过在用户配置文件中定义 ``IDF_PATH`` 变量来永久性设置。要永久性设置,请参考 :doc:`add-idf_path-to-profile` 文档中 :ref:`Windows <add-idf_path-to-profile-windows>`:ref:`Linux and MacOS <add-idf_path-to-profile-linux-macos>` 相关的指导进行操作。
.. _get-started-start-project:
创建一个工程
===============
现在可以开始创建 ESP32 应用程序了。为了快速开始,我们这里以 IDF 的 :idf:`examples` 目录下的 :example:`get-started/hello_world` 工程为例进行说明。
:example:`get-started/hello_world` 拷贝到 ``~/esp`` 目录: ::
cd ~/esp
cp -r $IDF_PATH/examples/get-started/hello_world .
ESP-IDF 的 :idf:`examples` 目录下有一系列示例工程,都可以按照上面的方法进行创建。
.. important::
esp-idf 构建系统不支持在路径中存在空格。
.. _get-started-connect:
连接
=======
还有几个步骤就完成了。在继续后续操作前,先将 ESP32 开发板连接到 PC然后检查串口号看看它能否正常通信。如果你不知道如何操作请查看 Establish Serial Connection with ESP32 中的相关指导。请注意一下端口号,我们在下一步中会用到。
.. _get-started-configure:
配置
=========
在终端窗口中,输入 ``cd ~/esp/hello_world`` 进入 ``hello_world`` 所在目录,然后启动工程配置工具 ``menuconfig`` ::
cd ~/esp/hello_world
make menuconfig
如果之前的步骤都正确,则会显示下面的菜单:
.. figure:: ../../_static/project-configuration.png
:align: center
:alt: Project configuration - Home window
:figclass: align-center
工程配置 - 主窗口
在菜单中,进入 ``Serial flasher config`` > ``Default serial port`` 配置串口(工程将会加载到该串口上)。输入回车确认选择,选择 ``< Save >`` 保存配置,然后选择 ``< Exit >`` 退出应用程序。
.. note::
在 Windows 系统中,端口号的名称类似 COM1在 MacOS 中以 ``/dev/cu.`` 开始,而在 Linux 系统中,以 ``/dev/tty`` 开始。
(详细内容可以参考章节 :doc:`establish-serial-connection`。)
下面是一些使用 ``menuconfig`` 的小技巧:
* 使用 up & down 组合键在菜单中上下移动
* 使用 Enter 键进入一个子菜单Escape 键退出子菜单或退出整个菜单
* 输入 ``?`` 查看帮助信息Enter 键退出帮助屏幕
* 使用空格键或 ``Y````N`` 键来使能 (Yes) 和禁止 (No) 带有复选框 "``[*]``" 的配置项
* 当光标在某个配置项上面高亮时,输入 ``?`` 可以直接查看该项的帮助信息
* 输入 ``/`` 搜索配置项
.. note::
如果你是 **Arch Linux** 用户,需要进入 ``SDK tool configuration````Python 2 interpreter````python`` 修改为 ``python2``
.. _get-started-build-flash:
编译和烧写
===============
现在可以编译和烧写应用程序了,执行指令: ::
make flash
这条命令会编译应用程序和所有的 ESP-IDF 组件,生成 bootloader、分区表和应用程序 bin 文件,并将这些 bin 文件烧写到 ESP32 板子上。
.. highlight:: none
::
esptool.py v2.0-beta2
Flashing binaries to serial port /dev/ttyUSB0 (app at offset 0x10000)...
esptool.py v2.0-beta2
Connecting........___
Uploading stub...
Running stub...
Stub running...
Changing baud rate to 921600
Changed.
Attaching SPI flash...
Configuring flash size...
Auto-detected Flash size: 4MB
Flash params set to 0x0220
Compressed 11616 bytes to 6695...
Wrote 11616 bytes (6695 compressed) at 0x00001000 in 0.1 seconds (effective 920.5 kbit/s)...
Hash of data verified.
Compressed 408096 bytes to 171625...
Wrote 408096 bytes (171625 compressed) at 0x00010000 in 3.9 seconds (effective 847.3 kbit/s)...
Hash of data verified.
Compressed 3072 bytes to 82...
Wrote 3072 bytes (82 compressed) at 0x00008000 in 0.0 seconds (effective 8297.4 kbit/s)...
Hash of data verified.
Leaving...
Hard resetting...
如果没有任何问题,在编译过程结束后将能看到类似上面的消息。最后,板子将会复位,应用程序 "hello_world" 开始启动。
如果你想使用 Eclipse IDE 而不是运行 ``make``,请参考 :doc:`Eclipse guide <eclipse-setup>`
.. _get-started-build-monitor:
监视器
=======
如果要查看 "hello_world" 程序是否真的在运行,输入命令 ``make monitor``。这个命令会启动 IDF Monitor 程序: ::
$ make monitor
MONITOR
--- idf_monitor on /dev/ttyUSB0 115200 ---
--- Quit: Ctrl+] | Menu: Ctrl+T | Help: Ctrl+T followed by Ctrl+H ---
ets Jun 8 2016 00:22:57
rst:0x1 (POWERON_RESET),boot:0x13 (SPI_FAST_FLASH_BOOT)
ets Jun 8 2016 00:22:57
...
在启动消息和诊断消息后,你就能看到 "Hello world!" 程序所打印的消息: ::
...
Hello world!
Restarting in 10 seconds...
I (211) cpu_start: Starting scheduler on APP CPU.
Restarting in 9 seconds...
Restarting in 8 seconds...
Restarting in 7 seconds...
要退出监视器,请使用快捷键 ``Ctrl+]``
.. note::
如果串口打印的不是上面显示的消息而是类似下面的乱码: ::
e<><65><EFBFBD>)(Xn@<40>y.!<21><>(<28>PW+)<29><>Hn9a؅/9<>!<21>t5<74><35>P<EFBFBD>~<7E>k<EFBFBD><6B>e<EFBFBD>ea<65>5<EFBFBD>jA
~zY<7A><59>Y(1<>,1<15><> e<><65><EFBFBD>)(Xn@<40>y.!Dr<44>zY(<28>jpi<70>|<7C>+z5Ymvp
或者监视器程序启动失败,那么可能你的开发板用的是 26 MHz 晶振,而 ESP-IDF 默认的是 40 MHz 晶振。请退出监视器,回到 :ref:`配置 <get-started-configure>`,将 :envvar:`CONFIG_ESP32_XTAL_FREQ_SEL` 改为 26 MHz然后再次 :ref:`编译和烧写 <get-started-build-flash>`。请在 ``make menuconfig`` 的 Component config --> ESP32-specific --> Main XTAL frequency 中配置。
要一次性执行 ``make flash````make monitor``,输入 ``make flash monitor``。参考文档 :doc:`IDF Monitor <idf-monitor>` 里的快捷键和更多内容。
你已完成 ESP32 的入门!
现在你可以尝试其他的示例工程 :idf:`examples`,或者直接开发自己的应用程序。
更新 ESP-IDF
=============
使用 ESP-IDF 一段时间后,你可能想要进行升级来获得新的性能或者对 bug 进行修复。最简单的更新方式是删除已有的 ``esp-idf`` 文件夹然后再克隆一个,即重复 :ref:`get-started-get-esp-idf` 里的操作。
另外一种方法是只更新有改动的部分,如果你不容易登陆 GitHub那么这种方法比较合适。执行以下命令 ::
cd ~/esp/esp-idf
git pull
git submodule update --init --recursive
``git pull`` 指令是从 ESP-IDF 仓库中获取合并更新。``git submodule update --init --recursive`` 用来更新现有的子模块或拷贝新的子模块。在 GitHub 上,子模块链接到其他仓库,所以需要这个额外的指令来下载到你的电脑里。
如果你想使用某一版本的 ESP-IDF比如 `v2.1` 版本,请执行以下指令: ::
cd ~/esp
git clone https://github.com/espressif/esp-idf.git esp-idf-v2.1
cd esp-idf-v2.1/
git checkout v2.1
git submodule update --init --recursive
然后 :doc:`add-idf_path-to-profile`,这样工具链脚本就能够知道这一版本的 ESP-IDF 的具体位置。
相关文档
=================
.. toctree::
:maxdepth: 1
add-idf_path-to-profile
establish-serial-connection
make-project
eclipse-setup
idf-monitor
toolchain-setup-scratch